Рассказать друзьям
Физика 10 мая 2011

Изучение природных явлений: изменение атмосферного давления, приближение дождя

“О сколько нам открытий чудных
Готовят просвещенья дух
И опыт, сын ошибок трудных,
И гений, парадоксов друг... ”
А. С. Пушкин


АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ

Я не зря взял эпитетом строчки великого русского поэта А. С. Пушкина, ведь изучение большинства наук невозможно без постановки опытов.
Из учебника “Окружающий мир” я узнал о множестве удивительных явлениях природы. Мне захотелось сделать макеты природных явлений и провести с ними опыты. Заинтересовавшись, подробнее ознакомился с данными явлениями из литературы. Решил провести опыты самостоятельно. Пришлось проявить творческую мысль и смекалку.

Я выбрал два явления природы:
* Атмосферное давление.
* Атмосферные осадки (дождь).

Вокруг нашего земного шара находится атмосфера. Атмосфера – это смесь различных газов, в основном азота (78%) и кислорода (21%). Атмосфера давит на поверхность Земли [1,2]. Но влияние (давление) атмосферы нельзя увидеть глазами. Мы его можем только почувствовать при изменении состояния нашего здоровья. А как не просто человеку понять и изучить то, что нельзя увидеть. В этом может помочь прибор – барометр. Он измеряет атмосферное давление. Но современные барометры очень сложны и показывают цифровые изменения атмосферы. Я сконструировал макет самого простого барометра. Он позволяет увидеть воздействие атмосферного давление на мембрану прибора и делает это явление из невидимого, вполне реальным (видимым).

Более 70% поверхности Земли покрыто водой. Из всего количества воды 1% находится в атмосфере, 97% в океанах, а остальная часть в реках, озерах и ледниках. Под воздействием солнечного тепла вода испаряется и поднимается в воздух. Воздух содержит этот невидимый водяной пар. Количество водяного пара в воздухе характеризуется показателем влажности. Поднимаясь вверх, водяной пар охлаждается и собирается в крошечные капельки воды, образуя облака. Когда капли становятся достаточно большими, они выпадают в виде осадков (дождя или снега). Чем выше влажность, тем больше вероятность формирования облака и выпадение осадков [2]. Значит, установив опытным путём, повышение влажности в атмосфере, мы сможем предсказывать выпадение дождя. Я собрал прибор “Определитель дождя”, основанный на использовании эффекта влажности в атмосфере.

Постановка опытов очень увлекательное занятие. Все проведенные мною опыты просты и проводятся с выполнением техники безопасности, что немаловажно для тех, кто проводит эксперименты в домашних условиях, особенно впервые. Я описываю предварительную подготовку и стадии выполнения, что позволяет в дальнейшем аккуратно обращаться с предметами и правильно организовывать план своей работы. Помимо изучаемых явлений природы, в этих опытах можно параллельно познакомиться с законами физики (электричество) и приобрести технические навыки (паять, собирать электрическую цепь, работать отвёрткой). Это всегда пригодиться мужчине.

Таким образом, изученный информационный материал и проведенные на его основе собственные опыты, легли в основу данной работы, определив ее цель, задачи и выводы.


ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ:

Постановка опытов для изучения явлений окружающей природы.


ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ:

* Провести наблюдения за выбранными для опытов явлениями в природе (изменение погоды, атмосферные осадки);
* Разработать и провести опыты;
* Сфотографировать полученные результаты;
* Дать рекомендации по постановке опытов.


СОБСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Макет моего барометра (Опыт №1).

Материал для опыта: банка, воздушный шарик, трубочка от сока, скотч и картон.


Обрезал воздушный шарик и натянул его на банку. Получилась натянутая мембрана. Закрепил шарик на горлышке резинкой. Сделал из трубочки от сока стрелку, заострив ее конец. Закрепил скотчем один ее конец на середине шарика, накрывающего банку. Стрелка должна располагаться строго по горизонтали. Поставил кусок картона рядом с банкой таким образом, чтобы внешний конец стрелки едва прикасался к нему, и отметил положение ее кончика красным цветом (атмосферное давление в начале опыта). Нарисовал шкалу вдоль этой линии. Приклеил этот кусок картона клейкой лентой к банке и следил за положением стрелки.

При повышении атмосферного давления поверхность шарика как бы вдавливалась в сосуд и стрелка поднималась вверх по шкале.

Когда атмосферное давление падало, на поверхность шарика изнутри давил воздух из банки, стремясь вверх, и приподнимал шарик.

Стрелка опускалась по шкале. Точные показатели атмосферного давления на таком барометре не увидишь, так как мембрана натянутого шарика не достаточно тонка и чувствительна. Трубочка опускается и поднимается всего на одно деление, но повышение и падение атмосферного давления видно очень хорошо. Эти результаты совпадали с объявлениями о погоде в местной газете.

Наблюдения показали: При повышении атмосферного давления, погода была ясной, солнечной. При понижении давления – пасмурной, иногда дождливой.


Следующий мой опыт посвящен изучению атмосферных осадков (дождя). Собрались тучи. Скоро пойдет дождь. Как вовремя узнать об этом? Мне поможет определитель дождя.

Построение модели “Определитель дождя” (Опыт №2).

Материал для опыта: бельевая прищепка, электрический провод (около 2м, чтобы провод доставал до форточки), 2 “пальчиковые” батарейки, лампочка от фонарика, 2 шурупа, кусковой сахара.


В прищепку вкрутил 2 шурупа с разных сторон. Зачищенные концы провода прикрепил (припаял) к ним. Зафиксировал кусочек сахара между концами прищепки, что бы электрическая цепь не замкнулась.

Собрал электрическую цепь “определитель дождя”: последовательно соединил провод от прищепки с батарейкой и лампочкой.

Прищепку с кусочком сахара высунул в форточку на улицу. При повышенной влажности воздуха (влажность – количество воды в атмосфере), которая бывает перед дождем, сахар постепенно впитывает в себя воду, крошиться и разламывается. Контакты замыкаются, и лампочка загорается.

По моим наблюдениям примерно через 30 мин. начинался дождик.


ВЫВОДЫ

1. Атмосферное давление, дождь – это явления, подчиненные четким законам природы, которые можно наблюдать и изучать.
2. Проведенные опыты позволяют лучше понять эти законы.
3. Фотографии и модели опытов подтверждают данное исследование.
4. Рекомендации по постановке опытов, помогу проводить их самостоятельно.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

На основе полученных в ходе проведенной работы результатов, разработан комплекс рекомендаций для начинающих экспериментаторов:

* все используемые вещества и материалы должны быть доступными и безопасными для здоровья;
* при постановке опыта “модель барометра”, надо использовать большую емкость с широким горлышком, для создания более тонкой и более чувствительной мембраны
шарика при натягивании и большего количества воздуха в банке для лучшей наглядности опыта; трубочка должна быть как можно тоньше и легче;
* при постановке опыта “определитель дождя”, нужно использовать батарейку 3V или две батарейки по 1,5V; можно вместо лампочки использовать электрический звонок (или небольшой транзистор, который работает на батарейках и включается на музыкальной волне), электрическую цепь собирать последовательно, зачищенные концы провода лучше припаять, для прочности контактов.


ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проводить данные опыты не сложно, но интересно. Они безопасны, просты и полезны. Мой барометр предупреждает бабушку об изменении атмосферного давления, и она вовремя принимает лекарство. Меня не застанет врасплох дождь. Новые исследования впереди!


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

* Детская энциклопедия “Хочу все знать” // М. “Планета детства” – 2003.– С. 260–261.
* Новая энциклопедия школьника //– М. “Махаон”.– 2009.– С. 128 – 129.


АВТОР

Дашевский Глеб
Лицей, 3 класс
МОУ-Лицей (физико-математический), г. Владикавказ

Похожие статьи
Комментарии ( 12 )
  • Administrator 11 мая 2011, 16:08
    Идея с барометром интересная. По сути, тот же барометр–анероид, только из подручных средств.

    Смущают сделанные фотографии барометра:
    1. Все снимки надо было делать четко в плоскости крышки, а не под углом. Иначе не совсем понятно, отклонение стрелки действительно связано с изменением давления, или же просто неудачный ракурс.
    2. Трубочка должна заканчиваться точно посередине, иначе при вдавливании пленки будет упираться в противоположную сторону.
    3. Ну и, собственно, нет снимков с изгибанием пленки – это было бы самое очевидное доказательство работы барометра.
  • Оксана Куприйчук 17 мая 2011, 07:50
    Согласна с администратором "п. 3. Ну и, собственно, нет снимков с изгибанием пленки – это было бы самое очевидное доказательство работы барометра". Идея весьма интересна, на уроках физики при изучении атмосферного давления как раз можно было бы использовать ваш самодельный барометр, всегда интереснее пользоваться "плодами " рук своих, а не всем готовым.
  • Эля Мутагарова 17 мая 2011, 17:53
    Скажите пожалуйста, Глеб, как Вы орпеделяете, что именно через 30 минут пойдет дождь? Не совсем удачные снимки, согласна. Не видно ни сдавливания шарика, ни выпуклости, что подвергает эксперимент сомнению. А вообще, ты молодец, Глеб. Не все занимаются наукой и исследованиями.
  • Наталья Багрова 17 мая 2011, 19:37
    Глеб, у Вас очень интересный опыт, НО "Разработать и провести опыты; Дать рекомендации по постановке опытов".
    [b] Вы сами придумали или все–таки нашли методику проведения опыта?
  • Дашевская Ольга 17 мая 2011, 21:28
    Я и сам понял, что снимки не очень. Но у меня был фотоаппарат только на один день (мама взяла у друзей) и я сфотографировал, что было в тот день. Поверте, шарик прогибается и выгибается очень сильно. Очень хорошо видно. Попробуйте. А дождь начинался примерно через 30–40 минут. Я присоединил вместо лампочки маленький транзистор и он начинал громко играть или шипеть, если волна уходила. Мы живем в ущелье, между гор. Повышенная влажность, явный признак плохой погоды (дождя). Правда, сахар пару раз склёвывали птички. Методику мне подсказал папа. Он расказал, как устроены барометры. Он научил меня паять. Мы вмест мастерилм макеты. Но, наблюдения и запись, проводил я. И рекомендации предложил тоже я. Спасибо.
  • Administrator 17 мая 2011, 21:38
    Глеб, спасибо за ответ (я так понял, вы под профилем мамы). Приятно, когда сам автор пишет. smile

    Завтра попробую прикинуть "на пальцах", насколько должна прогибаться пленка при изменении давления, и напишу результаты сюда.
  • Павел Шиварев 19 мая 2011, 18:21
    Вообще здорово, когда родители делают вместе с детьми опыты. Спасибо вам, Ольга. Смущает то, что мы в 10 лет учим ребенка говорить на очень взрослом языке Цитирую "Таким образом, изученный информационный материал и проведенные на его основе собственные опыты, легли в основу данной работы, определив ее цель, задачи и выводы. ". Зачем? Мне кажется очень важным, чтобы ребенок сам выкладывал свои работы, сам писал тексты, сам регистрировался на сайте.
    И еще (повторяюсь, конечно, но и работы похожи) МЫ НЕ УЧИМ РЕБЕНКА ДЕЛАТЬ ПРЕДПОЛОЖЕНИЯ (выдвигать гипотезы)
    А сама по себе работа очень интересная и совершенно в тему!
  • Дашевская Ольга 19 мая 2011, 20:13
    Спасибо Павел. Но так требуют в нашем Лицее. Хотя я с Вами согласна, ребёнок должен писать свои мысли, своими словами. Но, по–моему, большинство детей зарегистрировалось под профилем родителей. Может нам показалось, что так солидней. И про гипотезу, Вы тоже правы. Учтем при другой работе.
  • Лариса Россихина 31 мая 2011, 02:06
    Очень интересная работа! Дальнейших успехов на пути в науку!
  • Administrator 2 июня 2011, 08:47
    Мои "пальцевые" расчеты работоспособности барометра:

    Примерно можно считать, что относительное изменение давления вызывает такое же относительное изменение объема воздуха в банке:

    delta_P / P = delta_V / V

    Считаем:
    delta_P = 30 мм. рт. ст.
    Р = 760 мм. рт. ст.
    V = 1 литр
    отсюда delta_V = 0.04 литра = 40 см3.

    Площадь горлышка банки грубо 50 см2. Таким образом, центр пленки вдавливается или выпячивается примерно на 1 мм. Так как трубочка длинная, то должно срабатывать правило рычага, т.е. стрелка будет двигаться более заметно.
  • Дашевская Ольга 2 июня 2011, 17:41
    Всем спасибо. Готовлю новую работу о вулканах. Глеб Дашевский.
  • Лариса 21 октября 2012, 11:38
    Все очень замечательно и интересно. А я давно ищу объяснение тому, что я наблюдала из своего окна на 4 этаже дома: в июле 2006 года была гроза и сильнейший ливень, не было видно домов на противоположной стороне довольно широкой улицы. И вдруг по пешеходной дорожке ближе к моему дому покатились громадные водяные шары, диаметром, как мне показалось, не меньше 3-5 метров. Так как улица имеет наклон слева-направо, то они катились с большой скоростью. Число их было 7 или 8 штук.
    Выглядели они так: прозрачные по бокам, а в соприкосновении с асфальтом имели внутри густой водяной завиток и сверху такой же. Нигде объяснения не нашла, очень интересно и забыть шары я не могу... С уважением Л.
Ваш комментарий
 
Кому:
Ваше имя:
Ваш e-mail:
Комментарий:
 
  гостевые комментарии проверяются модератором